用于触摸面板的差分感测的制作方法
专利名称：用于触摸面板的差分感测的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及用作计算系统的输入设备的触摸面板，并且更具体地，涉及当面板上的触摸引发在面板的感测元件中注入噪声时，改进触摸面板检测。
背景技术：
当前可以获得许多类型的输入设备，诸如按钮或按键、鼠标、轨迹球、操纵杆、触摸传感器面板、触摸屏等，以便在计算系统中执行操作。尤其是，触摸屏由于其容易且通用的操作以及不断下降的价格而正变得日益流行。触摸屏可包括触摸传感器面板和诸如液晶显示器(LCD)的显示设备，所述触摸传感器面板可以是具有触敏表面的清澈面板，所述显示设备可被部分或完全定位在该面板后面，从而所述触敏表面可以覆盖显示设备的可观看区域的至少一部分。触摸屏可允许用户通过使用手指、输入笔或其它物体在显示设备所显示的用户界面(UI)所指定的位置处触摸该触摸传感器面板来执行各种功能。一般来说，触摸屏可识别触摸事件以及触摸事件在触摸传感器面板上的位置，并且然后计算系统可根据在触摸事件的时刻出现的显示来解释触摸事件，并且此后可基于该触摸事件执行一个或多个动作。某些触摸传感器面板可以基于互电容操作。互电容指彼此当在接近地布置但是不直接耦连的两个驱动表面和感测表面上施加电压时，驱动表面和感测表面存储电荷的能力。在互电容触摸传感器面板中，例如，可由紧密布置在一起的相对导电元件形成若干传感器或像素中的每一个(表示触摸屏上的特定位置)。可以在耦连到驱动线路的驱动元件 (例如，被形成为“指状物”的导电驱动迹线的布置)和耦连到感测线路的感测元件(例如， 被形成为指状物的导电感测迹线的布置)之间形成特定传感器。当激励源以特定频率的电压激励驱动线路时，由于驱动元件和感测元件的互电容，该激励本质上在驱动元件和感测元件之间注入电荷。感测或电荷放大器可以通过感测线路感测注入到感测元件的电荷。另外，感测元件可被布置为使得特定传感器位置处的用户手指或其它物体的触摸可以形成驱动元件和大地接地之间的通过用户身体的电容路径，使得某些驱动元件的电荷逃逸到地， 并且减少耦合在感测元件上的电荷。因此，触摸传感器面板可以基于在感测元件上感测到的电荷级别的改变来检测触摸。较高级别的电荷可以指示面板上没有触摸，而较低级别的电荷可以指示面板上的触摸。作为电子设备中的一种常见情况，触摸传感器面板中可能存在某种数量的噪声或电子干扰。这种噪声可能是面板的导电部件相对于设备接地所共有的，并且可被称为公共模式噪声。触摸传感器面板中的公共模式噪声可被沿着具有寄生电容或杂散电容的路径， 诸如驱动元件和感测元件之间以及驱动线路和感测线路之间的路径耦合。由于公共模式噪声往往相对小，并且均勻分布在面板上，它对面板的操作提供相对微小的影响，如果有的话。然而，不均勻分布在面板上的较大的噪声源可能影响触摸传感器面板的操作。
发明内容
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公开了一种触摸面板，该触摸面板被配置为当被触摸时，可以减少与可被注入面板的噪声相关联的不利影响。不利影响可以包括例如触摸面板上的非触摸位置的伪触摸读数，以及妨碍触摸识别的触摸检测电路的饱和。根据本发明的实施例的触摸检测电路通过在面板激励状态和无面板激励状态两者在每个传感器处执行感测操作，可以减少注入噪声的不利影响。通过在无激励状态中的感测，可以建立基线检测信号。可以对这种基线信号和通过在激励状态中进行感测所产生的信号进行比较，以便确定是否发生了触摸事件。不同于仅在给传感器施加激励时才感测触摸的常规触摸面板，根据本发明的实施例的触摸面板可以通过在无激励状态中感测触摸，以便确定由触摸注入到触摸面板的噪声电平的数量，并且从在激励状态中感测到的检测信号中减去该噪声电平，来检测触摸事件。在一个实施例中，可以在单个扫描周期内的两个连续时间段对特定传感器执行感测操作。在一个时间段内，可以在不激励相应驱动线路的情况下执行感测操作。在另一个时间段内，可以在激励相应驱动线路的情况下执行感测操作。在另一个实施例中，可以提供一种感测电极配置，其使得能够在面板激励状态和无面板激励状态两者中并发地为特定传感器执行感测操作。在这种配置中，驱动元件和感测元件可被相对于彼此布置，使得当驱动元件被激励并且手指在该传感器的位置触摸该触摸面板表面时，在手指和传感器的第一感测元件之间形成的电容大体类似于在手指和传感器的第二感测元件之间形成的电容，并且在驱动元件和第二感测元件之间形成的电容显著小于在驱动元件和第一感测元件之间形成的电容。
图IA示出了根据本发明的一个实施例，处于稳态(无触摸)情况下的暴露于公共模式噪声的示例感测配置；图IB示出了根据本发明的一个实施例，处于动态(触摸)情况下的暴露于注入噪声的示例感测配置；图IC示出了根据本发明的一个实施例，处于动态(触摸)情况下的暴露于注入噪声的示例感测配置；图2A示出了根据本发明的一个实施例，处于稳态(无触摸)情况下的示例噪声减少感测配置；图2B示出了根据本发明的一个实施例，处于动态(触摸)情况下的示例噪声减少感测配置；图2C示出了根据本发明的一个实施例，处于动态(触摸)情况下的示例噪声减少感测配置；图2D示出了根据本发明的一个实施例的示例减法器；图3A示出了根据本发明的一个实施例的示例传感器布置；图;3B示出了根据本发明的一个实施例的示例传感器布置；图4示出了根据本发明的实施例，包括触摸传感器面板的示例计算系统；图5A示出了根据本发明的实施例，具有触摸传感器面板的示例移动电话；图5B示出了根据本发明的实施例，具有触摸传感器面板的示例数字媒体播放器；
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图5C示出了根据本发明的实施例，具有触摸传感器面板(轨迹板)和/或显示器的示例个人计算机。
具体实施例方式在对优选实施例的下列描述中参考了附图，这些附图构成本说明书的一部分，并且以说明的方式示出了可以实现本发明的特定实施例。应当理解，可以使用其它实施例，并且可以做出结构改变而不脱离本发明的实施例的范围。本发明涉及当触摸面板的动作引起在面板的感测元件中注入噪声时，改进触摸面板检测。这种噪声可以不利地影响触摸面板的操作。取决于触摸面板的配置，所述不利操作可以包括，例如触摸面板上非触摸位置的伪触摸读数，以及妨碍触摸识别的触摸检测电路的饱和。通过在激励状态和无激励状态两者中在每个传感器(像素)处执行感测操作，触摸面板可以减少注入噪声的不利影响。通过在无激励状态中感测，可以建立基线检测信号。 可以对这种基线信号和像素在激励状态中产生的信号进行比较，以便确定是否发生了触摸事件。不同于仅在被激励时检测触摸事件的常规触摸面板，在无激励状态中检测触摸事件的触摸面板可以确定由触摸事件注入触摸面板的噪声电平的数量，并且从在激励状态中感测到的检测信号中减去该噪声电平，以便检测触摸。虽然此处可以根据具有相对于大地接地提及的触摸面板上的公共模式噪声的干扰噪声源描述和说明本发明的某些实施例，但是应当理解，本发明的实施例不限于此，而是本发明一般地可适用于当在触摸状态下被引入时，可以干扰面板的感测元件的任意噪声源，诸如由触摸面板的人体引入的噪声(例如，当用户在以另一只手拿着例如高功率吹风机的同时触摸面板时)。另外，虽然此处可以根据占据不同层的感测线路和驱动线路描述和说明本发明的实施例，但是应当理解，本发明的实施例还适用于其它触摸传感器面板配置， 诸如驱动线路和感测线路占据相同层，或被形成在衬底的相同侧上的不同层上的配置。根据本发明的一个实施例的多点触敏面板可以检测大约同时(以及不同时间)发生的多个触摸(触摸事件或接触点)，并且识别和跟踪它们的位置。本发明的实施例涉及减少与触摸时可被注入到触摸面板的噪声相关联的不利影响。例如，对于相对于大地接地提及的面板中的公共模式噪声，通过提供经过触摸面板的用户到大地接地的返回路径，触摸可以在面板中注入噪声。当包括触摸面板的设备，诸如例如便携式计算设备，被插入墙壁插座具有2插头电源线(例如，以便给设备的电池重新充电) 时，可能提供这种公共模式噪声。在该情况下，相对于大地接地耦合到电源插座的火线和中线两者的任何公共模式噪声(例如，来自电灯、无线电发射器、真空吸尘器等)可以进入设备。由于2插头电源线缺少第三个接地插头，以便提供去除这种噪声的从设备接地到大地接地的路径，当用户的手指触摸面板时，该噪声可经过用户的手指和身体电容耦合到大地接地。实际上，用户对面板的触摸将通常不对触摸面板的操作产生不利影响的公共模式噪声转变为单端噪声，单端噪声可以显著影响触摸面板的操作。图1A-1C示出了感测配置100，其中图IA所示的稳态(无触摸)情况下的触摸面板上的公共模式噪声变为图IB和IC所示的动态(触摸)情况下的单端注入噪声。在图IA 中，噪声源Vn包括耦合到产品/设备接地(标记为ρ)和大地接地(标记为e)的公共模式噪声。在某些环境中，这种公共模式噪声可以在40到50V峰到峰的范围内。图1还示出了激励源Vstim、驱动线路和感测线路、驱动元件和感测元件之间的互电容Csig、以及电荷放大器CA。如图1所示，当传感器配置100在无触摸情况下操作时，噪声源Vn不影响触摸面板的操作。然而，图IB和IC示出了在触摸情况下，用户手指可以如何创建可以影响触摸面板的操作的电路路径。具体地，当在驱动线路和感测线路相交的传感器处触摸面板时，手指电容地耦合到被耦连到驱动线路的驱动元件(形成手指到驱动的电容Cfd)、被耦连到感测线路的感测元件(形成手指到感测的电容Cfs)，并且经过用户的身体耦合到大地(形成身体到大地的电容Cbe)。图IC示出了这个电路路径的等同表示。通过为噪声源Vn提供到大地接地的返回路径，手指在设备接地和感测元件之间电容地耦合噪声源Vn。这种电容耦合以 Ceq表示，Ceq表示串联耦合的手指到感测的电容Cfs和身体到大地的电容Cbe。由于这种耦合，噪声源Vn实际上作为类似于Vstim的感测元件的激励源，并且可以与Vstim以相同方式在感测元件中注入电荷。因此，感测元件的常规感测不能确定哪种来源正在提供激励。以噪声源激励的感测元件可以引发对触摸面板操作的不利影响。在一个例子中， 激励噪声源可以引发触摸面板上无触摸位置的伪触摸读数。当噪声源激励触摸面板内无触摸位置处的、与驱动线路当前正在激励的传感器位置不同的传感器时，这可能发生(由于传感器处的触摸)。由于在某些触摸面板配置中，不同的传感器可以共享相同的感测线路， 当无触摸传感器处的感测元件在感测线路上产生的面板激励信号与在被触摸的不同传感器处的感测元件在相同感测线路上产生的噪声激励信号组合在一起时，可以指出伪触摸事件。由于在面板激励驱动线路和触摸指示感测线路之间的交叉位置处指出触摸事件，面板可能将该错误的传感器识别为触摸的位置。在另一个例子中，激励噪声源可以引发模拟触摸检测电路的饱和，从而妨碍该电路识别触摸事件。根据本发明的实施例的触摸检测电路可以通过在面板激励状态和无面板激励状态两者中执行每个传感器处的感测操作，减少注入噪声的不利影响。通过在无激励状态中感测，可以建立基线检测信号。可以对这种基线信号和在激励状态中的感测所产生的信号进行比较，以便确定是否发生了触摸事件。不同于仅在给传感器施加激励时才感测触摸的常规触摸面板，根据本发明的实施例的触摸面板可以通过在无激励状态中感测触摸，以便确定由触摸注入触摸面板的噪声电平的数量，并且从在激励状态中感测到的检测信号中减去该噪声电平，检测触摸事件。在一个实施例中，可以在单个扫描周期内的两个连续时间段对特定传感器执行感测操作。在一个时间段内，可以在不激励相应驱动线路的情况下执行感测操作。在另一个时间段内，可以在激励相应驱动线路的情况下执行感测操作。可以使用上述的感测配置实现这种实施例，其中每个感测操作导致一个预备值。可以对由单个扫描周期产生的两个预备值执行减法，以便产生用于指示是否发生了触摸的最终值。虽然本实施例从最终触摸检测结果值中去除了噪声源的影响，但是由于在一个扫描周期中对每个传感器执行两次感测操作所需的时间，它可能使得触摸面板的采样速率减半。当在面板激励状态中感测时，基于激励源和噪声源两者，本实施例还可能要求模拟通道(也称为感测或电荷放大器)内的信号路径处理该模拟通道的参考电压的整个幅值，以便确保正确的操作。在另一个实施例中，可以提供一种感测电极配置，该感测电极配置使得能够在面板激励状态和无面板激励状态两者中并发地为特定传感器执行感测操作。图2A示出了传感器配置200，传感器配置200包括一个驱动线路、两个感测线路(感测和感测参考)，每一个感测线路耦连到电荷放大器(分别为CAl和CA^、以及减法器210 (其可以是面板子系统的一部分)。驱动元件(未示出)可被耦连到驱动线路，第一感测元件(未示出)可被耦连到感测线路，并且第二感测元件(未示出)可被耦连到感测参考线路。虚线指示驱动元件和第二感测元件被布置为当任意一个元件被激励时，这两者之间的任何电容关系被最小化，如果存在这种电容关系的话。这使得感测线路产生表示针对激励源(Vstim)和噪声源两者的激励响应的信号(以及如果触摸，手指对每种响应的贡献)，同时使得感测参考线路能够产生仅仅表示针对噪声源的激励响应的信号(以及如果触摸，手指对该响应的贡献)。 通过以减法器210对这些信号进行相减，该传感器配置可以产生去除了感测元件上的任意噪声影响的触摸检测信号。图2B和2C示出了感测配置200如何处理公共模式噪声，由于触摸面板上的触摸， 公共模式噪声被转变为单端注入噪声。在图2B中，触摸使得手指电容耦合到被耦连到驱动线路的驱动元件(形成手指到驱动的电容Cfd)、被耦连到感测线路的感测元件(形成手指到感测的电容Cfs)，并且经过用户的身体耦合到大地(形成身体到大地的电容Cbe)。触摸还使得手指电容地耦合到被耦连到感测参考线路的感测元件(形成手指到感测参考的电容Cfsr)。图2C中示出了这种电路路径的等同表示。通过为噪声源Vn提供到大地接地的返回路径，手指在设备接地和被耦连到感测线路的感测元件之间电容地耦合噪声源Vn。这种电容耦合以Ceql表示，Ceql表示串联耦合的手指到感测的电容Cfs和身体到大地的电容Cbe。这种返回路径还使得手指在设备接地和被耦连到感测参考线路的感测元件之间电容地耦合噪声源Vn。这种电容耦合以Ceq2表示，Ceq2表示串联耦合的手指到感测的参考电容Cfsr和身体到大地的电容Cbe。由于这种耦合，噪声源Vn可以作为两个感测元件的激励源。为了使得减法器210能够尽可能多地减小噪声源Vn的影响，感测元件可被布置为使得Ceql = Ceq2，这在手指到感测的电容Cfs等于手指到感测参考的电容Cfsr时发生。图2D示出了减法器210的示例实施例。在示出的实施例中，减法器210可以包括常规的差分放大器DA，差分放大器DA配置为从来自耦连到其正相输入的CAl (Vsig+Vns)的输出信号中减去来自耦连到其反相输入的CA2 (Vns)的输出信号。虽然此处示出了差分放大器，减法器210可以包括可以对两个输入信号进行相减，并且输出差分信号的任意组件。感测配置200的驱动元件和感测元件可以各种不同方式布置。为了确保正确操作，这些元件可被相对于彼此布置，使得当Vstim激励驱动元件，并且手指在传感器位置处触摸触摸面板表面时，在手指和第一感测元件之间形成的电容大体类似于在手指和第二感测元件之间形成的电容，并且在驱动元件和第二感测元件之间形成的电容比在驱动元件和第一感测元件之间形成的电容小很多。图3A和;3B示出了可以实现感测配置200的示例传感器布置。在图3A中，两个感测元件(感测元件310和感测参考元件320)可以占据触摸面板的相同层，并且被布置为邻近占据一个不同层的驱动元件(驱动300)。当占据相同层时，这两个感测元件可以被形成为具有相同或类似的面积，以便确保可以在每个感测元件和在传感器位置处触摸触摸面板屏幕的手指之间形成类似的电容。在图3A所示的实施例中，为每个感测元件复制感测元件图案。在图3B中，噪声参考感测元件(感测参考330)包括与感测元件310不同的形状，但是可以被形成为与感测元件310具有相同或类似的面积。应当注意，驱动元件300可被相对于噪声参考感测元件(即感测参考320或感测参考330)布置，以便最小化两者之间的任意电容耦合。感测元件相对于彼此的大小和位置可以极大地改变。例如，感测元件的大小可被设计为确保每个感测元件和在传感器处触摸面板表面的手指之间的充分电容耦合。感测元件的位置可被相对于彼此这样布置，从而当手指在传感器位置处在触摸面板表面上移动时，最小化可以在手指和每个元件之间形成的任何电容差异。在另一个实施例中，一个感测元件可以占据一层，并且另一个感测元件可以占据另一层。在这种实施例中，与相对于触摸面板表面布置在更近距离处的感测层相比，相对于触摸面板表面布置在更远距离处的感测层可被形成为具有更大的面积。更大的面积可以确保更远的感测元件与更近的感测元件与触摸手指形成相同或类似的电容。可以调整驱动元件相对于更远感测元件的位置，以便最小化两者之间的任意电容耦合。图4示出了可以包括上述本发明的一个或多个实施例的示例计算系统400。计算系统400可以包括一个或多个面板处理器402和外设404，以及面板子系统406。外设404 可以包括但不限于，随机存取存储器(RAM)或其它类型的存储器或存储设备、看门狗计时器等。面板子系统406可以包括但不限于一个或多个感测通道408、通道扫描逻辑410和驱动器逻辑414。通道扫描逻辑410可以访问RAM412，自治地从感测通道读取数据，并且为感测通道提供控制。另外，通道扫描逻辑410可以控制驱动器逻辑414，以便以各种频率和相位产生可被有选择地施加到触摸传感器面板424的驱动线路上的激励信号416。在某些实施例中，面板子系统406、面板处理器402和外设404可被集成在单个专用集成电路(ASIC) 内。触摸传感器面板4 可以包括具有多个驱动线路和多个感测线路的电容感测介质，虽然还可以使用其它感测介质。驱动线路和感测线路的每个交叉可以表示一个电容感测节点，并且可被视为图像元素(像素)似6，当触摸传感器面板似4被视为捕捉触摸的“图像”时，这可能特别有用。(换言之，在面板子系统406已经确定是否已经在触摸传感器面板中的每个触摸传感器处检测到了触摸事件之后，多点触摸面板中发生了触摸事件处的触摸传感器的图案可被视为是触摸的“图像”(例如，触摸面板的手指的图案))。触摸传感器面板424的每个感测线路可以驱动面板子系统406内的感测通道408(此处也被称为事件检测和解调电路)。根据本发明的实施例，触摸传感器面板可以在激励和无激励状态两者在每个传感器处执行感测操作，以便丢弃注入噪声。计算系统400还可以包括用于接收来自面板处理器402的输出，并且基于该输出执行动作的主机处理器428，所述动作可以包括但不限于移动物体诸如光标或指针、滚动或摇动、调整控制设置、打开文件或文档、观看菜单、进行选择、执行指令、操作耦连到主机设备的外围设备、应答电话呼叫、进行电话呼叫、终止电话呼叫、改变音量或音频设置、存储与电话通信有关的信息诸如地址、常拨号码、已接呼叫、未接呼叫、登录计算机或计算机网络、 允许被授权的个体访问计算机或计算机网络的受限制区域、装载与计算机桌面的用户优选布置相关联的用户简档、允许对网络内容的访问、启动特定程序、加密或解码消息和/或等等。主机处理器4 还可以执行与面板处理无关的附加功能，并且可被耦连到程序存储设备432和显示设备430，诸如用于给设备的用户提供UI的IXD显示器。当部分或整个定位在触摸传感器面板之下时，显示设备430与触摸传感器面板4M可以一起形成触摸屏。注意，可由存储在存储器(例如图4的外设404之一)内并且由面板处理器402执行，或存储在程序存储设备432内并且由主机处理器4 执行的固件，执行上述功能中的一个或多个。固件还可被存储在任意计算机可读介质内，和/或在任意计算机可读介质内传输，以便由指令执行系统、装置或设备使用，或结合指令执行系统、装置或设备使用，所述指令执行系统、装置或设备诸如是基于计算机的系统，包含处理器的系统，或可以从指令执行系统、装置或设备取回指令并且执行指令的其它系统。在本文档的上下文中，“计算机可读介质”可以是可包含或存储程序，以便由指令执行系统、装置或设备使用或结合指令执行系统、装置或设备使用的任意介质。计算机可读介质可以包括但不限于电子，磁，光学，电磁， 红外线或半导体系统、装置或设备，便携式计算机盘(磁性的)，随机存取存储器(RAM)(磁性的)，只读存储器(ROM)(磁性的)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)(磁性的)，便携式光盘诸如⑶、⑶-R、⑶-RW、DVD、DVD-R或DVD-RW，或闪存诸如小型闪存卡，安全数字卡，USB 存储器设备，记忆棒等。固件还可在任意传输介质中传送，以便由指令执行系统、装置或设备使用或结合指令执行系统、装置或设备使用，所述指令执行系统、装置或设备诸如是基于计算机的系统，包含处理器的系统，或可以从指令执行系统、装置或设备取回指令并且执行指令的其它系统。在本文档的上下文中，“传输介质”可以是可以传递、传送或传输程序，以便由指令执行系统、装置或设备使用或结合指令执行系统、装置或设备使用的任意介质。传输可读介质可以包括但不限于电子、磁、光学、电磁或红外线的有线或无线传播介质。图5A示出了可以包括触摸传感器面板5M和显示设备530的示例移动电话536， 该触摸传感器面板被配置为根据本发明的实施例丢弃噪声。图5B示出了可以包括触摸传感器面板5 和显示设备530的示例数字媒体播放器M0，该触摸传感器面板被配置为根据本发明的实施例丢弃噪声。图5C示出了可以包括触摸传感器面板(轨迹板)524和显示器530的示例个人计算机M4，该个人计算机的触摸传感器面板和/或显示器(在显示器是触摸屏的一部分的实施例中)被配置为根据本发明的实施例丢弃噪声。通过根据本发明的实施例丢弃注入噪声，图5A、5B和5C的移动电话、媒体播放器和个人计算机可以实现改进的触摸面板检测。虽然已经参考附图完整描述了本发明的实施例，应当注意本领域的技术人员将会明了各种改动和修改。这些改动和修改应被理解为包括在由所附的权利要求定义的本发明的实施例的范围内。
权利要求
1.一种计算设备，包括触摸传感器面板，所述触摸传感器面板包括多个驱动元件、多个感测元件和多个传感器，由驱动元件和感测元件对形成每个传感器；和面板子系统逻辑，所述面板子系统逻辑被配置为响应于施加到特定传感器的驱动元件上的激励，对所述特定传感器的第一感测元件产生的第一信号进行滤波，以便减少由物体引起的触摸注入到第一感测元件的噪声。
2.如权利要求1所述的计算设备，其中所述触摸传感器面板被接地到所述计算设备， 并且所述物体被接地到大地。
3.如权利要求1所述的计算设备，其中所述面板子系统逻辑被配置为使用第一感测元件未被激励时产生的第二信号对第一信号进行滤波。
4.如权利要求1所述的计算设备，其中所述面板子系统被配置为使用由第二感测元件产生的第二信号对第一信号进行滤波。
5.如权利要求4所述的计算设备，其中所述驱动元件以及第一和第二感测元件被相对于彼此布置，使得在激励驱动元件和物体触摸所述触摸传感器面板之后，在所述物体和第一感测元件之间形成的电容大体类似于在所述物体和第二感测元件之间形成的电容，和在所述驱动元件和第二感测元件之间形成的电容比在所述驱动元件和第一感测元件之间形成的电容小很多。
6.如权利要求5所述的计算设备，其中所述驱动元件、第一感测元件和第二感测元件占据相同层。
7.如权利要求5所述的计算设备，其中所述驱动元件、第一感测元件和第二感测元件占据不同层。
8.如权利要求5所述的计算设备，其中所述驱动元件占据第一层，并且第一感测元件和第二感测元件占据第二层。
9.一种用于减少从物体耦合到触摸传感器面板的噪声的方法，包括在触摸传感器面板的特定传感器的驱动元件上施加激励，以便使得可以检测所述物体在触摸传感器面板上的触摸；和对所述特定传感器的第一感测元件响应所述激励而产生的第一信号进行滤波，以便减少由所述物体引起的触摸注入到第一感测元件中的噪声。
10.如权利要求9所述的方法，其中触摸传感器面板被接地到计算设备，并且所述物体被接地到大地。
11.如权利要求9所述的方法，其中使用第一感测元件在未被所述激励激励时产生的第二信号对第一信号进行滤波。
12.如权利要求9所述的方法，其中使用由第二感测元件产生的第二信号对第一信号进行滤波。
13.如权利要求12所述的方法，其中所述驱动元件以及第一和第二感测元件被相对于彼此布置，使得在激励驱动元件和物体触摸所述触摸传感器面板之后，在所述物体和第一感测元件之间形成的电容大体类似于在所述物体和第二感测元件之间形成的电容，和在所述驱动元件和第二感测元件之间形成的电容比在所述驱动元件和第一感测元件之间形成的电容小很多。
14.一种用于检测物体在触摸传感器面板上的触摸的传感器，包括驱动元件；第一感测元件；和第二感测元件，其中所述驱动元件以及第一和第二感测元件被相对于彼此布置，使得在激励驱动元件和物体触摸所述触摸传感器面板之后，在所述物体和第一感测元件之间形成的电容大体类似于在所述物体和第二感测元件之间形成的电容，和在所述驱动元件和第二感测元件之间形成的电容比在所述驱动元件和第一感测元件之间形成的电容小很多。
15.如权利要求14所述的传感器，其中所述驱动元件、第一感测元件和第二感测元件占据相同层。
16.如权利要求14所述的传感器，其中所述驱动元件、第一感测元件和第二感测元件占据不同层。
17.如权利要求14所述的传感器，其中所述驱动元件占据第一层，并且第一感测元件和第二感测元件占据第二层。
18.如权利要求17所述的传感器，所述传感器被结合在计算设备、移动电话和便携式媒体播放器之一内。
全文摘要
本发明涉及用于触摸面板的差分感测。一种触摸面板，可被配置为通过在面板激励状态和无面板激励状态两者在每个传感器处执行感测操作，可以减少与可在被触摸时注入到面板中的噪声相关联的不利影响。触摸面板可以通过在无激励状态中感测触摸，以便确定由触摸注入到触摸面板中的噪声电平的数量，并且从在激励状态中感测到的检测信号中减去该噪声电平来检测触摸事件。在一个实施例中，可以针对特定传感器在单个扫描周期内的两个连续时间段执行感测操作，每个状态使用一个时间段。在另一个实施例中，可以提供一种感测电极配置，其使得可以并发地在面板激励和无面板激励状态两者中为特定传感器执行感测操作。
文档编号G06F3/041GK102239461SQ200980137536
公开日2011年11月9日 申请日期2009年9月22日 优先权日2008年9月26日
发明者K·L·斯塔顿 申请人:苹果公司
技术领域：
本发明一般地涉及用作计算系统的输入设备的触摸面板，并且更具体地，涉及当面板上的触摸引发在面板的感测元件中注入噪声时，改进触摸面板检测。
背景技术：
当前可以获得许多类型的输入设备，诸如按钮或按键、鼠标、轨迹球、操纵杆、触摸传感器面板、触摸屏等，以便在计算系统中执行操作。尤其是，触摸屏由于其容易且通用的操作以及不断下降的价格而正变得日益流行。触摸屏可包括触摸传感器面板和诸如液晶显示器(LCD)的显示设备，所述触摸传感器面板可以是具有触敏表面的清澈面板，所述显示设备可被部分或完全定位在该面板后面，从而所述触敏表面可以覆盖显示设备的可观看区域的至少一部分。触摸屏可允许用户通过使用手指、输入笔或其它物体在显示设备所显示的用户界面(UI)所指定的位置处触摸该触摸传感器面板来执行各种功能。一般来说，触摸屏可识别触摸事件以及触摸事件在触摸传感器面板上的位置，并且然后计算系统可根据在触摸事件的时刻出现的显示来解释触摸事件，并且此后可基于该触摸事件执行一个或多个动作。某些触摸传感器面板可以基于互电容操作。互电容指彼此当在接近地布置但是不直接耦连的两个驱动表面和感测表面上施加电压时，驱动表面和感测表面存储电荷的能力。在互电容触摸传感器面板中，例如，可由紧密布置在一起的相对导电元件形成若干传感器或像素中的每一个(表示触摸屏上的特定位置)。可以在耦连到驱动线路的驱动元件 (例如，被形成为“指状物”的导电驱动迹线的布置)和耦连到感测线路的感测元件(例如， 被形成为指状物的导电感测迹线的布置)之间形成特定传感器。当激励源以特定频率的电压激励驱动线路时，由于驱动元件和感测元件的互电容，该激励本质上在驱动元件和感测元件之间注入电荷。感测或电荷放大器可以通过感测线路感测注入到感测元件的电荷。另外，感测元件可被布置为使得特定传感器位置处的用户手指或其它物体的触摸可以形成驱动元件和大地接地之间的通过用户身体的电容路径，使得某些驱动元件的电荷逃逸到地， 并且减少耦合在感测元件上的电荷。因此，触摸传感器面板可以基于在感测元件上感测到的电荷级别的改变来检测触摸。较高级别的电荷可以指示面板上没有触摸，而较低级别的电荷可以指示面板上的触摸。作为电子设备中的一种常见情况，触摸传感器面板中可能存在某种数量的噪声或电子干扰。这种噪声可能是面板的导电部件相对于设备接地所共有的，并且可被称为公共模式噪声。触摸传感器面板中的公共模式噪声可被沿着具有寄生电容或杂散电容的路径， 诸如驱动元件和感测元件之间以及驱动线路和感测线路之间的路径耦合。由于公共模式噪声往往相对小，并且均勻分布在面板上，它对面板的操作提供相对微小的影响，如果有的话。然而，不均勻分布在面板上的较大的噪声源可能影响触摸传感器面板的操作。
发明内容
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公开了一种触摸面板，该触摸面板被配置为当被触摸时，可以减少与可被注入面板的噪声相关联的不利影响。不利影响可以包括例如触摸面板上的非触摸位置的伪触摸读数，以及妨碍触摸识别的触摸检测电路的饱和。根据本发明的实施例的触摸检测电路通过在面板激励状态和无面板激励状态两者在每个传感器处执行感测操作，可以减少注入噪声的不利影响。通过在无激励状态中的感测，可以建立基线检测信号。可以对这种基线信号和通过在激励状态中进行感测所产生的信号进行比较，以便确定是否发生了触摸事件。不同于仅在给传感器施加激励时才感测触摸的常规触摸面板，根据本发明的实施例的触摸面板可以通过在无激励状态中感测触摸，以便确定由触摸注入到触摸面板的噪声电平的数量，并且从在激励状态中感测到的检测信号中减去该噪声电平，来检测触摸事件。在一个实施例中，可以在单个扫描周期内的两个连续时间段对特定传感器执行感测操作。在一个时间段内，可以在不激励相应驱动线路的情况下执行感测操作。在另一个时间段内，可以在激励相应驱动线路的情况下执行感测操作。在另一个实施例中，可以提供一种感测电极配置，其使得能够在面板激励状态和无面板激励状态两者中并发地为特定传感器执行感测操作。在这种配置中，驱动元件和感测元件可被相对于彼此布置，使得当驱动元件被激励并且手指在该传感器的位置触摸该触摸面板表面时，在手指和传感器的第一感测元件之间形成的电容大体类似于在手指和传感器的第二感测元件之间形成的电容，并且在驱动元件和第二感测元件之间形成的电容显著小于在驱动元件和第一感测元件之间形成的电容。
图IA示出了根据本发明的一个实施例，处于稳态(无触摸)情况下的暴露于公共模式噪声的示例感测配置；图IB示出了根据本发明的一个实施例，处于动态(触摸)情况下的暴露于注入噪声的示例感测配置；图IC示出了根据本发明的一个实施例，处于动态(触摸)情况下的暴露于注入噪声的示例感测配置；图2A示出了根据本发明的一个实施例，处于稳态(无触摸)情况下的示例噪声减少感测配置；图2B示出了根据本发明的一个实施例，处于动态(触摸)情况下的示例噪声减少感测配置；图2C示出了根据本发明的一个实施例，处于动态(触摸)情况下的示例噪声减少感测配置；图2D示出了根据本发明的一个实施例的示例减法器；图3A示出了根据本发明的一个实施例的示例传感器布置；图;3B示出了根据本发明的一个实施例的示例传感器布置；图4示出了根据本发明的实施例，包括触摸传感器面板的示例计算系统；图5A示出了根据本发明的实施例，具有触摸传感器面板的示例移动电话；图5B示出了根据本发明的实施例，具有触摸传感器面板的示例数字媒体播放器；
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图5C示出了根据本发明的实施例，具有触摸传感器面板(轨迹板)和/或显示器的示例个人计算机。
具体实施例方式在对优选实施例的下列描述中参考了附图，这些附图构成本说明书的一部分，并且以说明的方式示出了可以实现本发明的特定实施例。应当理解，可以使用其它实施例，并且可以做出结构改变而不脱离本发明的实施例的范围。本发明涉及当触摸面板的动作引起在面板的感测元件中注入噪声时，改进触摸面板检测。这种噪声可以不利地影响触摸面板的操作。取决于触摸面板的配置，所述不利操作可以包括，例如触摸面板上非触摸位置的伪触摸读数，以及妨碍触摸识别的触摸检测电路的饱和。通过在激励状态和无激励状态两者中在每个传感器(像素)处执行感测操作，触摸面板可以减少注入噪声的不利影响。通过在无激励状态中感测，可以建立基线检测信号。 可以对这种基线信号和像素在激励状态中产生的信号进行比较，以便确定是否发生了触摸事件。不同于仅在被激励时检测触摸事件的常规触摸面板，在无激励状态中检测触摸事件的触摸面板可以确定由触摸事件注入触摸面板的噪声电平的数量，并且从在激励状态中感测到的检测信号中减去该噪声电平，以便检测触摸。虽然此处可以根据具有相对于大地接地提及的触摸面板上的公共模式噪声的干扰噪声源描述和说明本发明的某些实施例，但是应当理解，本发明的实施例不限于此，而是本发明一般地可适用于当在触摸状态下被引入时，可以干扰面板的感测元件的任意噪声源，诸如由触摸面板的人体引入的噪声(例如，当用户在以另一只手拿着例如高功率吹风机的同时触摸面板时)。另外，虽然此处可以根据占据不同层的感测线路和驱动线路描述和说明本发明的实施例，但是应当理解，本发明的实施例还适用于其它触摸传感器面板配置， 诸如驱动线路和感测线路占据相同层，或被形成在衬底的相同侧上的不同层上的配置。根据本发明的一个实施例的多点触敏面板可以检测大约同时(以及不同时间)发生的多个触摸(触摸事件或接触点)，并且识别和跟踪它们的位置。本发明的实施例涉及减少与触摸时可被注入到触摸面板的噪声相关联的不利影响。例如，对于相对于大地接地提及的面板中的公共模式噪声，通过提供经过触摸面板的用户到大地接地的返回路径，触摸可以在面板中注入噪声。当包括触摸面板的设备，诸如例如便携式计算设备，被插入墙壁插座具有2插头电源线(例如，以便给设备的电池重新充电) 时，可能提供这种公共模式噪声。在该情况下，相对于大地接地耦合到电源插座的火线和中线两者的任何公共模式噪声(例如，来自电灯、无线电发射器、真空吸尘器等)可以进入设备。由于2插头电源线缺少第三个接地插头，以便提供去除这种噪声的从设备接地到大地接地的路径，当用户的手指触摸面板时，该噪声可经过用户的手指和身体电容耦合到大地接地。实际上，用户对面板的触摸将通常不对触摸面板的操作产生不利影响的公共模式噪声转变为单端噪声，单端噪声可以显著影响触摸面板的操作。图1A-1C示出了感测配置100，其中图IA所示的稳态(无触摸)情况下的触摸面板上的公共模式噪声变为图IB和IC所示的动态(触摸)情况下的单端注入噪声。在图IA 中，噪声源Vn包括耦合到产品/设备接地(标记为ρ)和大地接地(标记为e)的公共模式噪声。在某些环境中，这种公共模式噪声可以在40到50V峰到峰的范围内。图1还示出了激励源Vstim、驱动线路和感测线路、驱动元件和感测元件之间的互电容Csig、以及电荷放大器CA。如图1所示，当传感器配置100在无触摸情况下操作时，噪声源Vn不影响触摸面板的操作。然而，图IB和IC示出了在触摸情况下，用户手指可以如何创建可以影响触摸面板的操作的电路路径。具体地，当在驱动线路和感测线路相交的传感器处触摸面板时，手指电容地耦合到被耦连到驱动线路的驱动元件(形成手指到驱动的电容Cfd)、被耦连到感测线路的感测元件(形成手指到感测的电容Cfs)，并且经过用户的身体耦合到大地(形成身体到大地的电容Cbe)。图IC示出了这个电路路径的等同表示。通过为噪声源Vn提供到大地接地的返回路径，手指在设备接地和感测元件之间电容地耦合噪声源Vn。这种电容耦合以 Ceq表示，Ceq表示串联耦合的手指到感测的电容Cfs和身体到大地的电容Cbe。由于这种耦合，噪声源Vn实际上作为类似于Vstim的感测元件的激励源，并且可以与Vstim以相同方式在感测元件中注入电荷。因此，感测元件的常规感测不能确定哪种来源正在提供激励。以噪声源激励的感测元件可以引发对触摸面板操作的不利影响。在一个例子中， 激励噪声源可以引发触摸面板上无触摸位置的伪触摸读数。当噪声源激励触摸面板内无触摸位置处的、与驱动线路当前正在激励的传感器位置不同的传感器时，这可能发生(由于传感器处的触摸)。由于在某些触摸面板配置中，不同的传感器可以共享相同的感测线路， 当无触摸传感器处的感测元件在感测线路上产生的面板激励信号与在被触摸的不同传感器处的感测元件在相同感测线路上产生的噪声激励信号组合在一起时，可以指出伪触摸事件。由于在面板激励驱动线路和触摸指示感测线路之间的交叉位置处指出触摸事件，面板可能将该错误的传感器识别为触摸的位置。在另一个例子中，激励噪声源可以引发模拟触摸检测电路的饱和，从而妨碍该电路识别触摸事件。根据本发明的实施例的触摸检测电路可以通过在面板激励状态和无面板激励状态两者中执行每个传感器处的感测操作，减少注入噪声的不利影响。通过在无激励状态中感测，可以建立基线检测信号。可以对这种基线信号和在激励状态中的感测所产生的信号进行比较，以便确定是否发生了触摸事件。不同于仅在给传感器施加激励时才感测触摸的常规触摸面板，根据本发明的实施例的触摸面板可以通过在无激励状态中感测触摸，以便确定由触摸注入触摸面板的噪声电平的数量，并且从在激励状态中感测到的检测信号中减去该噪声电平，检测触摸事件。在一个实施例中，可以在单个扫描周期内的两个连续时间段对特定传感器执行感测操作。在一个时间段内，可以在不激励相应驱动线路的情况下执行感测操作。在另一个时间段内，可以在激励相应驱动线路的情况下执行感测操作。可以使用上述的感测配置实现这种实施例，其中每个感测操作导致一个预备值。可以对由单个扫描周期产生的两个预备值执行减法，以便产生用于指示是否发生了触摸的最终值。虽然本实施例从最终触摸检测结果值中去除了噪声源的影响，但是由于在一个扫描周期中对每个传感器执行两次感测操作所需的时间，它可能使得触摸面板的采样速率减半。当在面板激励状态中感测时，基于激励源和噪声源两者，本实施例还可能要求模拟通道(也称为感测或电荷放大器)内的信号路径处理该模拟通道的参考电压的整个幅值，以便确保正确的操作。在另一个实施例中，可以提供一种感测电极配置，该感测电极配置使得能够在面板激励状态和无面板激励状态两者中并发地为特定传感器执行感测操作。图2A示出了传感器配置200，传感器配置200包括一个驱动线路、两个感测线路(感测和感测参考)，每一个感测线路耦连到电荷放大器(分别为CAl和CA^、以及减法器210 (其可以是面板子系统的一部分)。驱动元件(未示出)可被耦连到驱动线路，第一感测元件(未示出)可被耦连到感测线路，并且第二感测元件(未示出)可被耦连到感测参考线路。虚线指示驱动元件和第二感测元件被布置为当任意一个元件被激励时，这两者之间的任何电容关系被最小化，如果存在这种电容关系的话。这使得感测线路产生表示针对激励源(Vstim)和噪声源两者的激励响应的信号(以及如果触摸，手指对每种响应的贡献)，同时使得感测参考线路能够产生仅仅表示针对噪声源的激励响应的信号(以及如果触摸，手指对该响应的贡献)。 通过以减法器210对这些信号进行相减，该传感器配置可以产生去除了感测元件上的任意噪声影响的触摸检测信号。图2B和2C示出了感测配置200如何处理公共模式噪声，由于触摸面板上的触摸， 公共模式噪声被转变为单端注入噪声。在图2B中，触摸使得手指电容耦合到被耦连到驱动线路的驱动元件(形成手指到驱动的电容Cfd)、被耦连到感测线路的感测元件(形成手指到感测的电容Cfs)，并且经过用户的身体耦合到大地(形成身体到大地的电容Cbe)。触摸还使得手指电容地耦合到被耦连到感测参考线路的感测元件(形成手指到感测参考的电容Cfsr)。图2C中示出了这种电路路径的等同表示。通过为噪声源Vn提供到大地接地的返回路径，手指在设备接地和被耦连到感测线路的感测元件之间电容地耦合噪声源Vn。这种电容耦合以Ceql表示，Ceql表示串联耦合的手指到感测的电容Cfs和身体到大地的电容Cbe。这种返回路径还使得手指在设备接地和被耦连到感测参考线路的感测元件之间电容地耦合噪声源Vn。这种电容耦合以Ceq2表示，Ceq2表示串联耦合的手指到感测的参考电容Cfsr和身体到大地的电容Cbe。由于这种耦合，噪声源Vn可以作为两个感测元件的激励源。为了使得减法器210能够尽可能多地减小噪声源Vn的影响，感测元件可被布置为使得Ceql = Ceq2，这在手指到感测的电容Cfs等于手指到感测参考的电容Cfsr时发生。图2D示出了减法器210的示例实施例。在示出的实施例中，减法器210可以包括常规的差分放大器DA，差分放大器DA配置为从来自耦连到其正相输入的CAl (Vsig+Vns)的输出信号中减去来自耦连到其反相输入的CA2 (Vns)的输出信号。虽然此处示出了差分放大器，减法器210可以包括可以对两个输入信号进行相减，并且输出差分信号的任意组件。感测配置200的驱动元件和感测元件可以各种不同方式布置。为了确保正确操作，这些元件可被相对于彼此布置，使得当Vstim激励驱动元件，并且手指在传感器位置处触摸触摸面板表面时，在手指和第一感测元件之间形成的电容大体类似于在手指和第二感测元件之间形成的电容，并且在驱动元件和第二感测元件之间形成的电容比在驱动元件和第一感测元件之间形成的电容小很多。图3A和;3B示出了可以实现感测配置200的示例传感器布置。在图3A中，两个感测元件(感测元件310和感测参考元件320)可以占据触摸面板的相同层，并且被布置为邻近占据一个不同层的驱动元件(驱动300)。当占据相同层时，这两个感测元件可以被形成为具有相同或类似的面积，以便确保可以在每个感测元件和在传感器位置处触摸触摸面板屏幕的手指之间形成类似的电容。在图3A所示的实施例中，为每个感测元件复制感测元件图案。在图3B中，噪声参考感测元件(感测参考330)包括与感测元件310不同的形状，但是可以被形成为与感测元件310具有相同或类似的面积。应当注意，驱动元件300可被相对于噪声参考感测元件(即感测参考320或感测参考330)布置，以便最小化两者之间的任意电容耦合。感测元件相对于彼此的大小和位置可以极大地改变。例如，感测元件的大小可被设计为确保每个感测元件和在传感器处触摸面板表面的手指之间的充分电容耦合。感测元件的位置可被相对于彼此这样布置，从而当手指在传感器位置处在触摸面板表面上移动时，最小化可以在手指和每个元件之间形成的任何电容差异。在另一个实施例中，一个感测元件可以占据一层，并且另一个感测元件可以占据另一层。在这种实施例中，与相对于触摸面板表面布置在更近距离处的感测层相比，相对于触摸面板表面布置在更远距离处的感测层可被形成为具有更大的面积。更大的面积可以确保更远的感测元件与更近的感测元件与触摸手指形成相同或类似的电容。可以调整驱动元件相对于更远感测元件的位置，以便最小化两者之间的任意电容耦合。图4示出了可以包括上述本发明的一个或多个实施例的示例计算系统400。计算系统400可以包括一个或多个面板处理器402和外设404，以及面板子系统406。外设404 可以包括但不限于，随机存取存储器(RAM)或其它类型的存储器或存储设备、看门狗计时器等。面板子系统406可以包括但不限于一个或多个感测通道408、通道扫描逻辑410和驱动器逻辑414。通道扫描逻辑410可以访问RAM412，自治地从感测通道读取数据，并且为感测通道提供控制。另外，通道扫描逻辑410可以控制驱动器逻辑414，以便以各种频率和相位产生可被有选择地施加到触摸传感器面板424的驱动线路上的激励信号416。在某些实施例中，面板子系统406、面板处理器402和外设404可被集成在单个专用集成电路(ASIC) 内。触摸传感器面板4 可以包括具有多个驱动线路和多个感测线路的电容感测介质，虽然还可以使用其它感测介质。驱动线路和感测线路的每个交叉可以表示一个电容感测节点，并且可被视为图像元素(像素)似6，当触摸传感器面板似4被视为捕捉触摸的“图像”时，这可能特别有用。(换言之，在面板子系统406已经确定是否已经在触摸传感器面板中的每个触摸传感器处检测到了触摸事件之后，多点触摸面板中发生了触摸事件处的触摸传感器的图案可被视为是触摸的“图像”(例如，触摸面板的手指的图案))。触摸传感器面板424的每个感测线路可以驱动面板子系统406内的感测通道408(此处也被称为事件检测和解调电路)。根据本发明的实施例，触摸传感器面板可以在激励和无激励状态两者在每个传感器处执行感测操作，以便丢弃注入噪声。计算系统400还可以包括用于接收来自面板处理器402的输出，并且基于该输出执行动作的主机处理器428，所述动作可以包括但不限于移动物体诸如光标或指针、滚动或摇动、调整控制设置、打开文件或文档、观看菜单、进行选择、执行指令、操作耦连到主机设备的外围设备、应答电话呼叫、进行电话呼叫、终止电话呼叫、改变音量或音频设置、存储与电话通信有关的信息诸如地址、常拨号码、已接呼叫、未接呼叫、登录计算机或计算机网络、 允许被授权的个体访问计算机或计算机网络的受限制区域、装载与计算机桌面的用户优选布置相关联的用户简档、允许对网络内容的访问、启动特定程序、加密或解码消息和/或等等。主机处理器4 还可以执行与面板处理无关的附加功能，并且可被耦连到程序存储设备432和显示设备430，诸如用于给设备的用户提供UI的IXD显示器。当部分或整个定位在触摸传感器面板之下时，显示设备430与触摸传感器面板4M可以一起形成触摸屏。注意，可由存储在存储器(例如图4的外设404之一)内并且由面板处理器402执行，或存储在程序存储设备432内并且由主机处理器4 执行的固件，执行上述功能中的一个或多个。固件还可被存储在任意计算机可读介质内，和/或在任意计算机可读介质内传输，以便由指令执行系统、装置或设备使用，或结合指令执行系统、装置或设备使用，所述指令执行系统、装置或设备诸如是基于计算机的系统，包含处理器的系统，或可以从指令执行系统、装置或设备取回指令并且执行指令的其它系统。在本文档的上下文中，“计算机可读介质”可以是可包含或存储程序，以便由指令执行系统、装置或设备使用或结合指令执行系统、装置或设备使用的任意介质。计算机可读介质可以包括但不限于电子，磁，光学，电磁， 红外线或半导体系统、装置或设备，便携式计算机盘(磁性的)，随机存取存储器(RAM)(磁性的)，只读存储器(ROM)(磁性的)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)(磁性的)，便携式光盘诸如⑶、⑶-R、⑶-RW、DVD、DVD-R或DVD-RW，或闪存诸如小型闪存卡，安全数字卡，USB 存储器设备，记忆棒等。固件还可在任意传输介质中传送，以便由指令执行系统、装置或设备使用或结合指令执行系统、装置或设备使用，所述指令执行系统、装置或设备诸如是基于计算机的系统，包含处理器的系统，或可以从指令执行系统、装置或设备取回指令并且执行指令的其它系统。在本文档的上下文中，“传输介质”可以是可以传递、传送或传输程序，以便由指令执行系统、装置或设备使用或结合指令执行系统、装置或设备使用的任意介质。传输可读介质可以包括但不限于电子、磁、光学、电磁或红外线的有线或无线传播介质。图5A示出了可以包括触摸传感器面板5M和显示设备530的示例移动电话536， 该触摸传感器面板被配置为根据本发明的实施例丢弃噪声。图5B示出了可以包括触摸传感器面板5 和显示设备530的示例数字媒体播放器M0，该触摸传感器面板被配置为根据本发明的实施例丢弃噪声。图5C示出了可以包括触摸传感器面板(轨迹板)524和显示器530的示例个人计算机M4，该个人计算机的触摸传感器面板和/或显示器(在显示器是触摸屏的一部分的实施例中)被配置为根据本发明的实施例丢弃噪声。通过根据本发明的实施例丢弃注入噪声，图5A、5B和5C的移动电话、媒体播放器和个人计算机可以实现改进的触摸面板检测。虽然已经参考附图完整描述了本发明的实施例，应当注意本领域的技术人员将会明了各种改动和修改。这些改动和修改应被理解为包括在由所附的权利要求定义的本发明的实施例的范围内。
权利要求
1.一种计算设备，包括触摸传感器面板，所述触摸传感器面板包括多个驱动元件、多个感测元件和多个传感器，由驱动元件和感测元件对形成每个传感器；和面板子系统逻辑，所述面板子系统逻辑被配置为响应于施加到特定传感器的驱动元件上的激励，对所述特定传感器的第一感测元件产生的第一信号进行滤波，以便减少由物体引起的触摸注入到第一感测元件的噪声。
2.如权利要求1所述的计算设备，其中所述触摸传感器面板被接地到所述计算设备， 并且所述物体被接地到大地。
3.如权利要求1所述的计算设备，其中所述面板子系统逻辑被配置为使用第一感测元件未被激励时产生的第二信号对第一信号进行滤波。
4.如权利要求1所述的计算设备，其中所述面板子系统被配置为使用由第二感测元件产生的第二信号对第一信号进行滤波。
5.如权利要求4所述的计算设备，其中所述驱动元件以及第一和第二感测元件被相对于彼此布置，使得在激励驱动元件和物体触摸所述触摸传感器面板之后，在所述物体和第一感测元件之间形成的电容大体类似于在所述物体和第二感测元件之间形成的电容，和在所述驱动元件和第二感测元件之间形成的电容比在所述驱动元件和第一感测元件之间形成的电容小很多。
6.如权利要求5所述的计算设备，其中所述驱动元件、第一感测元件和第二感测元件占据相同层。
7.如权利要求5所述的计算设备，其中所述驱动元件、第一感测元件和第二感测元件占据不同层。
8.如权利要求5所述的计算设备，其中所述驱动元件占据第一层，并且第一感测元件和第二感测元件占据第二层。
9.一种用于减少从物体耦合到触摸传感器面板的噪声的方法，包括在触摸传感器面板的特定传感器的驱动元件上施加激励，以便使得可以检测所述物体在触摸传感器面板上的触摸；和对所述特定传感器的第一感测元件响应所述激励而产生的第一信号进行滤波，以便减少由所述物体引起的触摸注入到第一感测元件中的噪声。
10.如权利要求9所述的方法，其中触摸传感器面板被接地到计算设备，并且所述物体被接地到大地。
11.如权利要求9所述的方法，其中使用第一感测元件在未被所述激励激励时产生的第二信号对第一信号进行滤波。
12.如权利要求9所述的方法，其中使用由第二感测元件产生的第二信号对第一信号进行滤波。
13.如权利要求12所述的方法，其中所述驱动元件以及第一和第二感测元件被相对于彼此布置，使得在激励驱动元件和物体触摸所述触摸传感器面板之后，在所述物体和第一感测元件之间形成的电容大体类似于在所述物体和第二感测元件之间形成的电容，和在所述驱动元件和第二感测元件之间形成的电容比在所述驱动元件和第一感测元件之间形成的电容小很多。
14.一种用于检测物体在触摸传感器面板上的触摸的传感器，包括驱动元件；第一感测元件；和第二感测元件，其中所述驱动元件以及第一和第二感测元件被相对于彼此布置，使得在激励驱动元件和物体触摸所述触摸传感器面板之后，在所述物体和第一感测元件之间形成的电容大体类似于在所述物体和第二感测元件之间形成的电容，和在所述驱动元件和第二感测元件之间形成的电容比在所述驱动元件和第一感测元件之间形成的电容小很多。
15.如权利要求14所述的传感器，其中所述驱动元件、第一感测元件和第二感测元件占据相同层。
16.如权利要求14所述的传感器，其中所述驱动元件、第一感测元件和第二感测元件占据不同层。
17.如权利要求14所述的传感器，其中所述驱动元件占据第一层，并且第一感测元件和第二感测元件占据第二层。
18.如权利要求17所述的传感器，所述传感器被结合在计算设备、移动电话和便携式媒体播放器之一内。
全文摘要
本发明涉及用于触摸面板的差分感测。一种触摸面板，可被配置为通过在面板激励状态和无面板激励状态两者在每个传感器处执行感测操作，可以减少与可在被触摸时注入到面板中的噪声相关联的不利影响。触摸面板可以通过在无激励状态中感测触摸，以便确定由触摸注入到触摸面板中的噪声电平的数量，并且从在激励状态中感测到的检测信号中减去该噪声电平来检测触摸事件。在一个实施例中，可以针对特定传感器在单个扫描周期内的两个连续时间段执行感测操作，每个状态使用一个时间段。在另一个实施例中，可以提供一种感测电极配置，其使得可以并发地在面板激励和无面板激励状态两者中为特定传感器执行感测操作。
文档编号G06F3/041GK102239461SQ200980137536
公开日2011年11月9日 申请日期2009年9月22日 优先权日2008年9月26日
发明者K·L·斯塔顿 申请人:苹果公司
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